DE102009024343A1

DE102009024343A1 - Elektronisches Gerät mit Geräuschunterdrückungssystem

Info

Publication number: DE102009024343A1
Application number: DE102009024343A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Sonnde
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-16
Also published as: US20100310083A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät (1) mit zumindest einer Lüftereinrichtung (2) und zumindest einem Gehäuseteil (3) mit zumindest einer Lüftungsöffnung (4). Das elektronische Gerät (1) umfasst ein Geräuschunterdrückungssystem mit zumindest einem Mikrofon (5) zum Erfassen von Schall-Schwingungen zum Ausgeben von Schwingungssignalen. Das Geräuschunterdrückungssystem umfasst ferner zumindest eine Recheneinheit (6) zum Empfangen der Schwingungssignale, zum Ermitteln von von den Schwingungssignalen abhängigen Steuersignalen und zum Ausgeben der Steuersignale. Das Geräuschunterdrückungssystem umfasst zudem zumindest einen elektromechanischen Wandler (7) zum Empfangen der Steuersignale und zum Ausüben von Kräften auf das Gehäuseteil (3) entsprechend den Steuersignalen und zur gezielten Gestaltung von den Gehäuseteil-Schwingungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit Geräuschunterdrückungssystem gemäß Anspruch 1.
Die Druckschrift DE 691 31 170 T2 zeigt ein System zum aktiven Steuern und Unterdrücken von Schall, welches von einer oder mehreren Geräuschquellen herrührt. Das System umfasst Mittel zum Umhüllen, welche mit mehreren Öffnungen versehen sind und eine oder mehrere Geräuschquellen umschließen. Ferner umfasst das System ein oder mehrere Lautsprechermittel, die dazu dienen, Ton, der von den Geräuschquellen erzeugt wird, auszulöschen. Zudem umfasst das System Mikrofon-Mittel, die dazu dienen, Schall zu empfangen und daraufhin in elektrische Signale umzuwandeln. Ferner umfasst das System Steuer-Mittel, die mit den Lautsprecher-Mitteln verbunden sind und dazu dienen, Signale von den Rest-Mikrofon-Mitteln zu empfangen. Zur Wahrnehmung der Schwingungen werden Mikrofone verwendet. Zur Unterdrückung der Schwingungen werden Lautsprecher verwendet. Schwingungswahrnehmung und -unterdrückung geschehen jeweils mittels Schall. Der aus der Vibration einer Schallquelle entstehende Schall wird mit Schall unterdrückt. Eine aktive Gestaltung einer Vibration einer Schnittstelle zwischen einem Gerät und seiner Umgebung, z. B. eines Gehäuses, zur Außengeräusch-Unterdrückung ist jedoch nicht gezeigt. Eine raumökonomische aktive Außengeräusch-Unterdrückung ist daher nicht gezeigt.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein elektronisches Gerät mit effektiver aktiver Außengeräusch-Unterdrückung zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch das elektronische Gerät gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit zumindest einer Lüftereinrichtung und zumindest einem Gehäuseteil mit zumindest einer Lüftungsöffnung. Das erfindungsgemäße elektronische Gerät weist ein Geräuschunterdrückungssystem mit zumindest einem Mikrofon zum Erfassen von Schall-Schwingungen und zum Ausgeben von Schwingungssignalen auf. Das erfindungsgemäße elektronische Gerät umfasst ferner zumindest eine Recheneinheit zum Empfangen der Schwingungssignale, zum Ermitteln von von den Schwingungssignalen abhängigen Steuersignalen und zum Ausgeben der Steuersignale. Das erfindungsgemäße elektronische Gerät umfasst insbesondere zumindest einen elektromechanischen Wandler zum Empfangen der Steuersignale und zum Ausüben von Kräften auf das elektronische Gerät zum gezielten Gestalten von Gehäuseteil-Schwingungen entsprechend den Steuersignalen.
Das Mikrofon wandelt Schall-Schwingungen, welche durch das elektronische Gerät erzeugt werden und die insbesondere im Bereich der Lüftungsöffnung auftreten, in elektrische Signale – Schwingungssignale – um. Die Schall-Schwingungen, welche durch das elektronische Gerät erzeugt werden, können z. B. auch durch Gehäuseteil-Schwingungen verursacht sein. Auf diese Weise können Geräusche, welche das elektronische Gerät aussendet, erfasst und abgebildet werden. Die auf elektrische Schwingungssignale abgebildeten Geräusche bzw. Schwingungen werden von der Recheneinheit erfasst und zu elektrischen Steuersignalen weiterverarbeitet. Die elektrischen Steuersignale werden von dem elektromechanischen Wandler von der Recheneinheit empfangen und in Kraftmuster umgewandelt. Die Kraftmuster dienen der Anregung zumindest eines Gehäuseteils. Durch diese Anregung können Schwingungen des elektronischen Geräts, insbeondere des Gehäuseteils erzeugt bzw. unterdrückt – in jedem Fall aber gezielt zur Geräuschunterdrückung gestaltet – werden. Dadurch können die Geräusche, welche von dem elektronischen Gerät ausgesendet werden, minimiert werden.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung ausgeführt.
Vorzugsweise ist der elektromechanische Wandler an dem zumindest einen Gehäuseteil angeordnet. Auf diese Weise kann der erste elektromechanische Wandler besonders einfach Schwingungen, welche in der unmittelbaren Umgebung des Gehäuseteils auftauchen, unterdrücken.
Vorzugsweise ist der elektromechanische Wandler an dem zumindest einen Gehäuseteil im Bereich der Lüftungsöffnung unmittelbar befestigt. Dadurch kann der elektromechanische Wandler besonders einfach das Gehäuse mechanisch zu Schwingungen anregen, wo der zu unterdrückende Schall austritt. Der durch die gezielte Gehäuseanregung erzeugte Schall, der gegenphasig zu dem vom Gerät erzeugten Schall ist, und der Geräteschall löschen sich daher nahe der Lüftungsöffnung aus. Da dies die Hauptschallquelle eines Geräts ist, wird die insgesamt abgestrahlte Schallenergie reduziert.
Vorzugsweise unterdrückt der elektromechanische Wandler gleichzeitig Schwingungen des zumindest einen Gehäuseteils, welche ohne Anregung zur Erzeugung von Schall führen würde. Auf diese Weise wird eine Geräuschunterdrückung einer Geräuschhauptquelle ermöglicht. Das elektronische Gerät wird dadurch bedeutend leiser.
Vorzugsweise umfasst der elektromechanische Wandler zumindest ein erstes und ein zweites Piezo-Element. Das zweite Piezo-Element kann mittels elektrischer Signale, z. B. der Steuersignale der Recheneinheit, einfach zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Die Anregung von mechanischen Schwingungen des Piezo-Elements werden zu mechanischer Anregung des Gehäuseteils durch das Piezo-Element und so letztlich zu akustischen Anregungen der Umgebung des elektronischen Geräts verwendet.
Vorzugsweise umfasst der elektromechanische Wandler zumindest ein Piezo-Element-Kollektiv. Durch das Piezo-Element-Kollektiv sind das Gehäuseteil und/oder die Umgebung des elektronischen Geräts in besonders günstige Weise anregbar. Dadurch können Geräusche des elektronischen Geräts besonders effektiv unterdrückt werden.
Vorzugsweise umfasst der zweite elektromechanische Wandler zumindest eine zweite Piezo-Element-Matrix. Dadurch können Geräusche des elektronischen Geräts noch effektiver unterdrückt werden. Die Form einer solchen Matrix kann dabei insbesondere einem Lüftungsöffnungsgitter angepasst sein oder zumindest die Lüftungsöffnung umgeben.
Vorzugsweise ist zum Ermitteln von Steuersignalen aus den Schwingungssignalen durch die Recheneinheit eine Spektralanalyse der Schwingungssignale durchführbar. Durch die Spektralanalyse können Frequenzen, welche signifikant an der Geräuschentwicklung teilnehmen wahrgenommen werden und gezielt unterdrückt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektronischen Geräts.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektronisches Gerät 1. Das erfindungsgemäße elektronische Gerät 1 umfasst eine Lüftereinrichtung 2, welche einen zumindest einen Teil einer vollständigen Lüftungsvorrichtung mit z. B. einem Lüftungsmotor und/oder einem Ventilator umfasst, ein Gehäuseteil 3 eines Gehäuses 10 und eine Lüftungsöffnung 4. Das elektronische Gerät 1 umfasst ferner ein Geräuschunterdrückungssystem mit einem Mikrofon 5, einer Recheneinheit 6 und einem elektromechanischen Wandler 7. Das Mikrofon 5 ist über eine erste Verbindung 8 mit der Recheneinheit 6 verbunden. Der elektromechanische Wandler 7 ist über eine zweite Verbindung 9 mit der Recheneinheit 6 verbunden.
Das Mikrofon 5 erfasst aus dem elektronischen Gerät 1, insbesondere von dem Gehäuseteil 3 bzw. dem Gehäuse 10, austretende Schall-Schwingungen. Die von dem elektronischen Gerät 1 emittierten Schall-Schwingungen können auch durch Gehäuseteil-Schwingungen verursacht sein oder Luftschallschwingungen sein, die im Inneren des Gehäuses erzeugt werden. Ferner ermittelt das Mikrofon 5 von diesen Schwingungen abhängige elektrische Schwingungssignale. Die elektrischen Schwingungssignale bilden den von dem elektronischen Gerät 1 im Bereich der Lüftungsöffnung 4 austretenden Schall, insbesondere die von dem Gehäuseteil 3 bzw. dem Gehäuse 10 abhängigen Schwingungen, ab. Die elektrischen Schwingungssignale beinhalten somit Information über Gehäuseteil-Schwingungen und sonstige Schall-Schwingungen, welche von dem elektronischen Gerät 1, insbesondere von dem Gehäuseteil 3 bzw. dem Gehäuse 10, erzeugt werden. Das Mikrofon 5 gibt die ermittelten Schwingungssignale über die erste Verbindung 8 an die Recheneinheit 6 aus. Die Recheneinheit 6 wiederrum empfängt die Schwingungssignale und ermittelt von den Schwingungssignalen abhängige Steuersignale. Die Steuersignale dienen der Ansteuerung des zweiten elektromechanischen Wandlers 7 gegenphasig zum erfassten Schall. Die Ansteuerung des elektromechanischen Wandlers 7 dient einer aktiven Geräuschunterdrückung, mit der das elektronische Gerät 1 nach außen hin leise gemacht wird. Zur Ansteuerung des elektromechanischen Wandlers 7 gibt die Recheneinheit 6 die Steuersignale über die zweite Verbindung 9 an den elektromechanischen Wandler 7 aus. Der elektromechanische Wandler 7 empfängt die Steuersignale und übt auf das elektronische Gerät 1, insbesondere auf das Gehäuseteil 3 bzw. auf das Gehäuse 10, Kräfte entsprechend den Steuersignalen aus. Das so erzeugte Schwingungsmuster des Gehäuseteils 3 bzw. des Gehäuses 10 wird gezielt zur Geräuschunterdrückung gestaltet. Die Schwingungen des Gehäuseteils 3 bzw. des Gehäuses 10 können direkt unterdrückt werden oder aber zur Gegenschallerzeugung gezielt zu bestimmten Schwingungen angeregt werden. Auf diese Weise können Schallwellen, die an der Lüftereinrichtung und/oder der Lüfteröffnung, d. h. ohne Beteiligung des Gehäuseteils 3 bzw. des Gehäuses 10, entstehen, mittels Gegenschall ebenso neutralisiert werden wie Gehäuseschwingungen z. B. aufgrund von Lüftervibration.
Das Mikrofon 5 ist an dem Gehäuseteil 3, im Beispiel außenseitig, angeordnet.
Die Anordnung kann aber auch, ebenso wie die des elektromechanischen Wandlers 7 innenseitig erfolgen.
Der elektromechanische Wandler 7 ist direkt an dem zumindest einen Gehäuseteil 3 an der Lüftungsordnung angeordnet. Somit kann dieser Kräfte erzeugen, welche Schwingungen, die durch das elektronische Gerät 1 bzw. durch die Lüftereinrichtung 2 und/oder das Gehäuseteil 3 und/oder das Gehäuse 10 im Bereich der Lüftungsöffnung 4 erzeugt werden oder austreten, unterdrücken. Diese Kräfte wirken vorzugsweise zumindest teilweise auf das Gehäuseteil 3 bzw. das Gehäuse 10 ein. Die stärkste Schallquelle eines Geräts ist die Lüftungsöffnung. Hier tritt hauptsächlich der durch Lüftergeräusche entstehende Schall aus. Durch die Anregung des Gehäuses mittels des elektromechanischen Wandlers 7 kann nun gezielt in diesem Bereich ein Gegenschall erzeugt werden. Der sich aus der Überlagerung von Schall und Gegenschall ergebende Geräuschpegel ist damit deutlich reduziert.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektromechanische Wandler 7 an dem Gehäuseteil 3 unmittelbar befestigt. Dadurch kann der elektromechanische Wandler 7 das Gehäuseteil 3 bzw. das Gehäuse 10, direkt, d. h. ohne Umweg über Schallwellen wie im Stand der Technik, mechanisch anregen. Durch den elektromechanischen Wandler 7 sind Schwingungen des Gehäuseteils 3 bzw. des Gehäuses 10 direkt, d. h. ohne Umweg über Schallwellen, oder indirekt, d. h. mittels Schallwellen, unterdrückbar.
In dem dargestellten vereinfachten Ausführungsbeispiel ist der elektromechanische Wandler 7 ein Piezo-Element. In anderen Ausführungsbeispielen umfasst der zweite elektromechanische Wandler 7 ein Piezo-Element-Kollektiv mit mehreren Piezo-Elementen. Dadurch können räumlich gezielt Kräfte ausgeübt und Schwingungen angeregt, gestaltet bzw. unterdrückt werden. Das zweite Piezo-Element-Kollektiv ist vorzugsweise als zweite Piezo-Element-Matrix ausgebildet.
Zur Ermittlung der Steuersignale für den zweiten elektromechanischen Wandler 7, d. h. für das Piezo-Element, das Piezo-Element-Kollektiv und/oder die Piezo-Element-Matrix, aus den Schwingungssignalen des Mikrofons fuhrt die Recheneinheit 6 vorzugsweise eine Spektralanalyse der Schwingungssignale aus.
Die schallerzeugenden Schwingungen des Gehäuseteils 3 bzw. des Gehäuses 10 im Bereich der Lüftungsöffnung durch das Mikrofon 5 erfasst werden. Durch die unmittelbare Anregung des Gehäuseteils 3 mit einer Gegenschwingung werden diese dann effektiv unterdrückt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele vorteilhaft miteinander kombinierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 69131170 T2 [0002]

Claims

Elektronisches Gerät (1) mit zumindest einer Lüftereinrichtung (2) und zumindest einem Gehäuseteil (3), in dem zumindest eine Lüftungsöffnung (4) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisches Gerät (1) ein Geräuschunterdrückungssystem mit zumindest einem Mikrofon (5) zum Erfassen von Schall-Schwingungen, und zum Ausgeben von Schwingungssignalen, zumindest einer Recheneinheit (6) zum Ermitteln und Ausgeben von von den Schwingungssignalen abhängigen Steuersignalen und zumindest einem elektromechanischen Wandler (7) zum Ausüben von Kräften auf das Gehäuseteil (3) entsprechend den Steuersignalen und zur gezielten Gestaltung von Gehäuseteil-Schwingungen.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (5) an dem zumindest einen Gehäuseteil angeordnet ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrofon (5) an dem zumindest einen Gehäuseteil unmittelbar im Bereich der Lüftungsöffnung angeordnet ist.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Wandler (5) an dem zumindest einen Gehäuseteil angeordnet ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektromechanische Wandler (5) an dem zumindest einen Gehäuseteil unmittelbar befestigt ist und die Lüftungsöffnung (4) umgibt.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den elektromechanischen Wandler (5) Schwingungen des zumindest einen Gehäuseteils unterdrückbar sind.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Wandler (7) zumindest ein zweites Piezo-Element umfasst.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektromechanische Wandler (7) zumindest ein zweites Piezo-Element-Kollektiv umfasst.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektromechanische Wandler (7) zumindest eine zweite Piezo-Element-Matrix umfasst.
Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln von Steuersignalen aus den Schwingungssignalen durch die Recheneinheit (6) eine Spektralanalyse der Schwingungssignale durchführbar ist.